桩基础设计实例计算书

桩基础设计实例

某城市中心区旧城改造工程中，拟建一幢18层框剪结构住宅楼。场地地层稳定，典型地质剖面图及桩基计算指标见表8-5。柱的矩形截面边长为400mm×500mm，相应于荷载效应标准组合时作用于柱底的荷载为：Fk5840kN，Mxk180kN·m，

Myk550kN·m，Hxk120kN。承台混凝土强度等级取C30，配置HRB400级钢筋，

试设计柱下独立承台桩基础。

表8-5 地质剖面与桩基计算指标

桩基计算指标(kPa) 土层 种类 粘 土 淤 泥 粉质粘土 淤泥质土 卵 石 层厚(m) 3.0 10.4 3.5 9.3 3.0 未见强风化岩 底 4000 50 2200 36 1000 50 单桩布置 (m) 预制桩 沉管桩 冲、钻孔桩 qpa 1300 5500 qsia 25 6 30 10 80 qpa 1000 2800 qsia 20 5 20 7 50 qpa 600 1200 qsia 22 5 22 7 60

解：（1）桩型的选择与桩长的确定

人工挖孔桩：卵石以上无合适的持力层。以卵石为持力层时，开挖深度达26m以上，当地缺少施工经验，且地下水丰富，故不予采用。

沉管灌注桩：卵石层埋深超过26m，现有施工机械难以沉管。以粉质粘土作为持力层，单桩承载力仅240~340 kN，对16层建筑物而言，必然布桩密度过大，无法采用。 对钻（冲）孔灌注桩，按当地经验，单位承载力的造价必然很高，且质量控制困难，场地污染严重，故不予采用。

经论证，决定采用PHC400-95-A（直径400mm、壁厚95mm、A型预应力高强混凝土管桩），十字型桩尖。由于该工程位于城市中心区，故采用静力法压桩。

初选承台埋深d=2m。桩顶嵌入承台0.05m，桩底进入卵石层≥1.0m，则总桩长

1

L=0.05+1.0+10.4+3.5+9.3+1.0≈25.3m。 （2）确定单桩竖向承载力 ①按地质报告参数预估

RaqpaApuPqsiaLi

0.42 550040.4251610.4303.5109.3801.0 691459 =1150kN

②按当地相同条件静载试验成果

Qu的范围值为2600 ~3000kN之间，则

RaQu/21300~1500kN，

经分析比较，确定采用RaQu/21350kN。 （2）估算桩数与平面布桩 ①初选桩的根数 n＞FkR584013504.3根，暂取5根。 a②初选承台尺寸

桩距s3.0d3.00.41.2m，并考虑到Myk＞Mxk，故布桩如图8-29所示：

(a) 平面 (b) 立面

图8-29 承台尺寸及荷载图

2

初选承台埋深d=2m，承台高度h为1.2m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层取70mm，则承台有效高度为：h01.20.071.13m=1130mm

采用平板式承台，取承台及其上土的平均重度Gk20kN/m3。 则有GkGkbld202.03.02.0240kN （4）桩基受力验算 ①单桩竖向承载力验算

QkFkGk58402401216＜Ra1350kN n5FkGkMxkymaxMykxmax Qkmax22nyxkminii58402401800.65501201.21.1 540.6241.12 121675157.7

= 1448.7＜1.2Ra1620kN 1016＞0 ②单桩水平承载力验算

按式（8-13）估算的单桩水平承载力特征值Hha28 kN

在承台的抗弯刚度远大于基桩的条件下，柱底水平力均分至承台下各桩，则有 H1kHkn120524kN ≤Hha28 kN 可以满足要求。

③桩基沉降 本工程为乙级建筑桩基，对沉降要求一般，且为体型简单、桩端下无软弱下卧层的端承型桩，故不必验算沉降。 （5）桩身结构承载力验算

按《预应力混凝土管桩》（03SG409）标准图，选用PHC400-95-A，单节长度≤12m，混

凝土强度等级C80的管桩。这一规格的管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力特征值

Ra1650kN＞1.2Ra1620kN，故桩身结构承载能力满足要求。

（6）承台设计 ①桩顶反力计算

相应于荷载效应基本组合时，作用于柱底的荷载设计值为：

3

F1.35Fk1.3558407884kN Mx1.35Mxk1.35180243kN·m

My1.35Myk1.2Hxk1.35(5501201.2)936.9kN·m

桩顶反力计算

桩号 1 2 3 4 5 F n1576.8 1576.8 1576.8 1576.8 1576.8 Mxymax 2yi101.3 101.3 -101.3 -101.3 0 Myxmaxx2i Ni 212.9 -212.9 -212.9 212.9 0 1891.0 1465.2 1262.6 1688.4 1576.8 ②承台受冲切承载力验算（图8-30） (a)柱边冲切

冲切力 FlFNi78841576.86307.2kN 受冲切承载力截面高度影响系数hp计算

hp11.00.9012008000.9672000800

图8-30 承台计算平面尺寸详图 图8-31 管桩顶与承台连接详图 冲跨比与系数的计算

4

a0x0.690xh0.611＜1.0

01.130x0.840.841.036

0x0.20.6110.2a0y.240yh01.130.212＜0.25，取0y0.25 00.840y0.20.840.250.21.867

0y20xbca0y0yhca0xhpfth0 21.0360.40.241.8670.50.690.96714301.13

9016kN＞Fl6307.2kN （满足要求）

(b)角桩向上冲切

c1c20.56m，a1xa0x，1x0x，a1ya0y，1y0y 0.560.561x0.691

1x0.20.6110.20.560.561y1.244 1y0.20.250.21xc2a1y/21yc1a1x/2hpfth0 0.6910.560.24/21.2440.560.69/20.96714301.132493kN＞Nmax1891kN （满足要求）

③承台受剪切承载力计算

按式（8-35）及（8-36）计算，剪跨比与以上冲跨比相同。

1/414受剪切承载力截面高度影响系数800hs计算：hsh800011300.917

对Ⅰ-Ⅰ斜截面

1x0x0.611（介于0.25~3之间）

5

1.751.086 剪切系数 0.6111hsftb0h00.9171.086143021.13

3218kN＜N1N418911688.43579.4kN （不满足要求）

对Ⅱ-Ⅱ斜截面

1y0y0.212＜0.25，取0y0.25

1.751.4

0.251剪切系数 hsftb0h00.9171.414303.21.13

6638kN＞N1N218911465.23356.2kN （满足要求）

由于Ⅰ-Ⅰ斜截面的受剪切承载力不满足要求，故应增加承台高度，重新计算。经试算，承台厚度h1400mm时满足要求。 ④承台受弯承载力计算 按式（8-20）计算

MxNiyi(18911688.4)0.853042.5kN·m Mx3042.5106Asx7060mm2

0.9fyh00.93601330选用15 25，As7350mm2，沿平行x轴方向均匀布置。

MyNixi(18911465.2)0.401342.5kN·m

1342.5106Asy3115mm2

0.9fyh00.93601330选用16 16，As3216mm2，沿平行y轴方向均匀布置。 ⑤局部受压计算

承台混凝土强度等级低于柱和桩的混凝土强度等级，应按《混凝土结构设计规范》验算柱下和桩上承台的局部受压承载力，此略。 （7）绘制施工详图（见图8-29、8-31）。

My

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